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Lixiviación

Desde sus aplicaciones comerciales hasta las preocupaciones ambientales que lo rodean, la lixiviación es un proceso químico muy conocido. Descubre en este artículo qué es la lixiviación y cómo funciona este proceso.

☝Introducción

Los metales preciosos como el oro se extraen de sus minerales mediante un proceso de lixiviación de cianuro o ozono. Los metales radiactivos, como el uranio, se extraen mediante el proceso de lixiviación ácida. La elección del método de lixiviación apropiado para la extracción de metales se realiza en función de la viabilidad económica y ambiental.

Definición

La lixiviación es un proceso químico en la minería para extraer minerales valiosos del mineral. La lixiviación también tiene lugar en la naturaleza, donde las rocas se disuelven por el agua. Después de la lixiviación, las rocas se quedan con una proporción menor de minerales de lo que originalmente contenían. El proceso de lixiviación en la minería se lleva a cabo como lixiviación en pilas o insitu lixiviación.

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Analogía

Incluso si no conoce la definición del proceso químico de lixiviación, es probable que haya presenciado su realización. Si alguna vez has preparado una taza de té o has hecho café instantáneo, por ejemplo, has visto la lixiviación en acción. La lixiviación es solo el proceso de extraer una sustancia de un material sólido que ha estado en contacto con un líquido.

En la lixiviación, el líquido es muy importante, ya que facilita la capacidad de eliminar o extraer una sustancia determinada de una matriz sólida (es decir, material). Analicemos esta definición utilizando el ejemplo de preparar té.

Entras en tu cocina y decides que te gustaría hacer una taza de té verde caliente. Por supuesto, sabes que se necesita una bolsa de té verde, agua caliente y una taza para hacer el té. En este ejemplo, podemos relacionar cada uno de estos componentes con la definición de lixiviación: (1) La bolsa de té sería nuestra matriz sólida, (2) el té verde sería la sustancia extraída y (3) el agua caliente será nuestra fuente de líquidos.

Volviendo al ejemplo sobre cómo hacer té, procede con agua hirviendo y lo agregas a una taza. ¿Mientras observa la bolsa de té verde en el agua caliente, qué observas? El agua no solo cambia de color, sino que, lo que es más importante, el té verde se extrae de la bolsa de té al agua. Después de remojar por unos minutos, toma un sorbo de su taza y prueba no solo agua caliente, sino también delicioso té verde.

Aunque hacer té es un proceso muy conocido, también es un ejemplo ideal de cómo funciona la lixiviación. Tomó una matriz sólida, como la bolsa de té, la introdujo en un líquido, en este caso el agua caliente, y extrajo té verde, o una sustancia, para hacer una taza de té. Ahora que entendemos qué es la lixiviación, veamos el proceso con más detalle, específicamente con respecto a las aplicaciones comerciales.

ℹ Generalidades del proceso de lixiviación

Dentro de la industria química, el proceso de lixiviación se conoce comúnmente como extracción.

Primero, el solvente entra en contacto con la matriz sólida. Un solvente es generalmente un líquido que funciona para disolver una sustancia o soluto. Un soluto es la sustancia que se disuelve por un solvente. Por lo tanto, el solvente sería el líquido y el soluto sería la sustancia que desea extraer de la matriz sólida. Nuevamente, refiriéndose a nuestro ejemplo de té, el soluto sería su té verde extraído, mientras que el disolvente sería el agua caliente.

Proceso de lixiviación
Proceso de lixiviación paso a paso para uso en la industria química

 

Luego, el solvente viaja a través de la matriz sólida, separando la sustancia o soluto de esta matriz para que pueda ser recolectada. Este paso se conoce comúnmente como percolación, que en realidad es solo una palabra elegante para filtrar. Básicamente, está filtrando o separando el soluto que desea de la matriz sólida, utilizando un disolvente.

Ambos pasos conducen al resultado final, que es la extracción de la sustancia deseada (es decir, un soluto). Si hacemos una descripción general rápida, hay tres partes principales que debe recordar: contacto, separar, extraer. Deje que el disolvente entre en contacto con la matriz sólida, separe la sustancia deseada de la matriz sólida con el disolvente y extraiga la sustancia deseada para su recolección.

La lixiviación es un proceso de extracción de una sustancia de un material sólido que se disuelve en un líquido. Este proceso se conoce comúnmente como extracción, particularmente en la industria química. Tres pasos básicos están involucrados en el proceso de lixiviación: contacto, separación y extracción. Un líquido debe entrar en contacto con una matriz sólida que contiene la sustancia que se debe extraer. Después del contacto, el líquido separará esta sustancia deseada de la matriz sólida. La extracción de esta sustancia puede seguir después de que se haya completado la separación La lixiviación de contaminantes del suelo al agua subterránea es una preocupación ambiental. Los ejemplos del proceso de lixiviación van desde la extracción de té de una bolsa de té hasta aplicaciones comerciales

🌱 Lixiviación y medio ambiente

A veces, los contaminantes peligrosos pueden filtrarse de los suelos y penetrar en el agua subterránea, afectando directamente el suministro de agua potable. Los contaminantes solubles en agua, como los fertilizantes o pesticidas, a menudo usados ​​en la agricultura, pueden ser transportados directamente por el agua a nuestros suelos. El suelo a menudo contiene agua subterránea valiosa utilizada como fuente de suministro de agua. La lixiviación de estos contaminantes peligrosos en el agua subterránea, desde el suelo, puede causar problemas ambientales.

El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

El agua en la naturaleza también crea un medio para compuestos metálicos no solubles, en presencia de oxígeno, convirtiéndolos en sales más solubles que se disuelven en los líquidos generados. En presencia de sulfuros de hierro, este proceso de oxidación se potencia por la actividad biológica natural (biooxidación) en condiciones ácidas.

La lixiviación es proceso físico-químico donde los minerales en masas rocosas pasan por disolución bajo agua percolante y reacciones de intercambio anión / catión para generar sales metálicas en fase soluto / coloide que migran y se acumulan bajo fuerzas hidrológicas. Dependiendo de presencia de pirita (FeS) o pirrotita (Fe1-xS) y condiciones ácidas / alcalinas, el proceso biológico de hierro y la oxidación de azufre por ciertas bacterias naturales también puede catalizar el proceso de lixiviación.

Los depósitos de mineral laterítico, los principales recursos de aluminio, níquel, platino, cobalto y algo de oro,
están claros evidencia del proceso de lixiviación natural en curso a través de tiempos geológicos.

La lixiviación es el segundo paso fundamental después de la modificación física (fraccionamiento bajo temperatura extrema cambios y fuerzas de erosión) en el ciclo de meteorización de la roca al suelo tiene lugar en la naturaleza bajo condiciones de presión atmosférica.

Del mismo modo, la lixiviación es también un proceso natural importante que se produce a profundidades en la evolución de los depósitos minerales de origen hidrotermal. Los depósitos de mineral hidrotermal son producto de complejos procesos de interacción química que involucran fluidos hidrotermales y gases con las rocas huéspedes; es decir, una “lixiviación natural a alta temperatura y presión” seguida de un proceso de enfriamiento en una escala de tiempo geológica.

⛏ Agentes lixiviantes utilizados en la minería

Los objetivos principales de los procesos de lixiviación aplicados en la minería son los de disolución selectiva de los metales de interés, contenidos en los minerales, segregar la solución cargada (gestante) de sólidos y recuperar los metales disponibles en compuestos metálicos o en formas metálicas a través de tratamientos hidrometalúrgicos adicionales.

Los lixiviantes son soluciones químicas utilizadas en la extracción de lixiviación para mejorar la disolución de metales en minerales. El ácido sulfúrico y las sales de cianuro son los lixiviantes más comunes utilizados en los procesos de lixiviación en pilas o tanques aplicados bajo condiciones atmosféricas. La tiourea y el tiosulfato también son conocidos como lixiviantes para el cobre y los minerales de oro; sin embargo, no se utilizan en la práctica minera mundial por sus problemas más complejos de gestión de productos químicos y las preocupaciones ambientales. Actualmente, no está demostrado el éxito en las aplicaciones de estos lixivantes a escala industrial que pueden considerarse dentro del contexto de las Mejores Técnicas Disponibles (MTD).

👷 Técnicas de Lixiviación utilizadas en minería

La comprensión del mecanismo de lixiviación natural ha conducido a descubrimientos y desarrollos en las modernas técnicas de hidrometalurgia utilizadas en el aprovechamiento de minerales de baja ley. Las técnicas empleadas en las modernas tecnologías de lixiviación imitan los procesos de lixiviación que se producen de manera natural bajo condiciones operativas optimizadas para una mejor productividad.

Lixiviación de vertederos

Es una técnica; donde, en general, los vertederos de mineral de cobre sulfuroso se mojan con agua y / o ácido sulfúrico como lixiviante para lixiviar las sales de cobre. La aplicación de esta técnica debe ser en sitios preparados. La aplicación a sitios  no preparados ha sido descontinuada debido a preocupaciones ambientales e ineficiencias en la recuperación de la solución de cobre.

Lixiviación en pilas

La tecnología de lixiviación en pilas está encontrando una aplicación cada vez más extendida para recuperar los valores de los minerales de baja ley, especialmente en la industria del oro y el cobre. El atractivo particular del proceso es la recuperación de bajo costo del metal objetivo en el sitio sin la necesidad de una trituración intensiva de energía, siempre que el proceso se pueda combinar con una tecnología de recuperación de solución selectiva (por ejemplo, extracción con disolvente). Sin embargo, esto se contrasta con la recuperación a menudo lenta e ineficiente, y problemas técnicos tales como la mala permeabilidad del montón y la estabilidad posterior al cierre. Este documento ofrece una visión global de los principios de la lixiviación en pilas, ofrece un análisis crítico de la viabilidad económica del proceso y cómo ciertos inconvenientes técnicos de la tecnología afectan esto, así como también proporciona una breve descripción de las aplicaciones futuras y potenciales futuras de la tecnología. tecnología.

Proceso de Lixiviación en Pilas
Proceso de Lixiviación en Pilas. Imagen tomada de hidrometalurgiasonmx

La lixiviación en pilas de minerales de oro y plata se lleva a cabo en aproximadamente 120 minas en todo el mundo. La lixiviación en pilas es uno de varios métodos de procesos alternativos para tratar minerales de metales preciosos, y se selecciona principalmente para aprovechar su bajo costo de capital en comparación con otros métodos. La lixiviación en pilas para la plata se lleva a cabo utilizando los mismos principios y prácticas de operación que para el oro, pero las operaciones de lixiviación en pilas producen solo una pequeña fracción de la producción mundial de plata.

Antecedentes de la lixiviación en pilas

La lixiviación en pilas se había convertido en una práctica bastante sofisticada hace al menos 500 años. Georgius Agricola, en su libro De Re Metallica (publicado en 1557) ilustra una lixiviación en pilas con un ciclo de lixiviación de 40 días, que podría pasar de muchas maneras por una lixiviación de pila moderna. La lixiviación de pila de Agricola recuperó aluminio (en realidad alumbre) para su uso en la industria de teñido de telas. El lixiviado del cobre y el vertido en el sur de España eran comunes hacia 1700. La lixiviación en pilas de oro y plata comenzó con la primera lixiviación de pilas de Cortez en 1969.

Tanque de lixiviación

La técnica de tanque de lixiviación, también conocida como lixiviación de reactores, consiste en disolver minerales solubles de un mineral sólido o concentrado en recipientes especialmente diseñados. La lixiviación de tanques es uno de varios métodos de lixiviación.

Procedimiento

El mineral o concentrado se alimenta en forma de pasta o pulpa al tanque de lixiviación, donde se mezcla con un lixiviante, generalmente una solución acuosa, que actúa como solvente. La duración de la operación de lixiviación puede variar desde horas hasta 5 días, el último tiempo de retención es normal cuandolos concentrados refractarios de oro se bioxidan.

La lixiviación de tanques se puede realizar como un proceso por lotes, pero normalmente se opera como un proceso continuo. La lixiviación generalmente se lleva a cabo en una serie de tanques. En un reactor de tanque agitado continuo (CSTR), la lixiviación en serie es simultánea, es decir, se bombea una pulpa de mineral / concentrado y reactivos de lixiviación al primer reactor y luego se deja fluir a los siguientes tanques en la serie de reactor. En el caso de la lixiviación de sulfuro como en las operaciones de biolixiviación, se necesita aireación y se logra soplando aire bajo el agitador.

Para obtener una buena mezcla en los reactores, normalmente se usan agitadores de hélice con bombeo hacia abajo y para evitar la formación de vórtices se colocan deflectores con un ancho de 1/12 de diámetro del tanque simétricamente en el reactor.

Lixiviación a presión

La lixiviación a presión es una opción para la recuperación de cobre a partir de la calcopirita. La lixiviación tiene lugar a altas temperaturas y presiones en presencia de un agente oxidante El rendimiento de la presión los circuitos de lixiviación pueden mejorarse optimizando la configuración de autoclaves y el método de eliminación de calor. Se puede lograr por creando un modelo de autoclave que combina balances de masa, energía saldos y saldos de población. Un circuito de caja base que consiste en
Se eligió un solo autoclave, y este caso base se comparó con opciones para aumentar la capacidad agregando más autoclaves al circuito.

Estas opciones de aumento de capacidad incluyen circuitos en los que el autoclave se agrega en paralelo, en serie, y en serie con engrosamiento entre los dos autoclaves. La extracción de cobre, la productividad y
los requisitos de enfriamiento para estas opciones se comparan. El circuito de serie con engrosamiento interestatal tiene la mayor extracción y productividad; sin embargo, el servicio de enfriamiento en el primer autoclave es alto. Además de comparando opciones de circuito, tres opciones para la eliminación de calor fueron investigado: serpentines de enfriamiento, agua de enfriamiento y reciclaje de flash. El flash La opción de reciclaje da como resultado la extracción de cobre más alta y el enfriamiento opción de agua la menor extracción de cobre.

Lixiviación in situ

La lixiviación in situ también conocida o extracción por disolución es una de las dos métodos primarios de extracción que actualmente se usan para obtener uranio de subterráneo. El método ISR se usa para recuperar uranio, pero también se puede usar para extrae varios otros metales como níquel, cobre y oro, donde otros mineros y los métodos de molienda pueden ser demasiado costosos o perjudiciales para el medioambiente.
El proceso es una opción atractiva para los mineros debido a sus bajos costos operativos, generalmente un menor impacto ambiental y un tiempo de preparación relativamente corto.

Imagen de Lixiviacion in situ
Proceso de la operación de Lixiviación in situ. Adaptado de Pannier (2009)

Referencias

CRUNDWELL , F.K. 1994. Mathematical modelling of batch and continuous bacterial leaching.
The Chemical Engineering Journal, vol. 54. pp. 207–220

F. Saloojee
Optimization of circuits for pressure leaching of sulphide ores and concentrates

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